ARM-C互通

时间:2013-04-21 14:18:24

标签: c assembly cortex-m3 thumb lpc

我正在尝试一个简单的ARM-C互通程序。这是代码:

 #include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int Double(int a);
extern int Start(void);
int main(){

int result=0;
printf("in C main\n");
result=Start();
printf("result=%d\n",result);
return 0;
}

int Double(int a)
{
  printf("inside double func_argument_value=%d\n",a);

  return (a*2);
}

程序集文件为 -

.syntax unified
    .cpu cortex-m3
    .thumb

    .align
    .global Start
    .global Double
    .thumb_func



Start:
      mov r10,lr
      mov r0,#42
      bl Double
      mov lr,r10
      mov r2,r0
      mov pc,lr

在LPC1769(嵌入式艺术家电路板)上调试期间,我在“result = Start()”指令上遇到了一个硬错误。我正在尝试在这里进行arm-C网络互连。执行上述语句(result = Start())期间的lr值为0x0000029F,其中错误指令为,并且pc值为0x0000029E。 这就是我在r1

中得到错误指令的方法
__asm("mrs r0,MSP\n"
"isb\n"
"ldr r1,[r0,#24]\n");

任何人都可以解释我哪里出错吗?任何解决方案都很受欢 提前谢谢。

我是cortex-m3&amp; amp;的初学者。我正在使用由Code_Red驱动的NXP LPCXpresso IDE。 这是我的代码的反汇编。

      IntDefaultHandler:
00000269:   push {r7} 
0000026b:   add r7, sp, #0
0000026d:   b.n 0x26c <IntDefaultHandler+4>
0000026f:   nop 
00000271:   mov r3, lr
00000273:   mov.w r0, #42 ; 0x2a
00000277:   bl 0x2c0 <Double>
0000027b:   mov lr, r3
0000027d:   mov r2, r0
0000027f:   mov pc, lr



main:
00000281:   push {r7, lr}
00000283:   sub sp, #8
00000285:   add r7, sp, #0
00000287:   mov.w r3, #0
0000028b:   str r3, [r7, #4]
0000028d:   movw r3, #11212 ; 0x2bcc
00000291:   movt r3, #0
00000295:   mov r0, r3
00000297:   bl 0xd64 <printf>
0000029b:   bl 0x270 <Start>
0000029f:   mov r3, r0
000002a1:   str r3, [r7, #4]
000002a3:   movw r3, #11224 ; 0x2bd8
000002a7:   movt r3, #0
000002ab:   mov r0, r3
000002ad:   ldr r1, [r7, #4]
000002af:   bl 0xd64 <printf>
000002b3:   mov.w r3, #0
000002b7:   mov r0, r3
000002b9:   add.w r7, r7, #8
000002bd:   mov sp, r7
000002bf:   pop {r7, pc}

Double:
000002c0:   push {r7, lr}
000002c2:   sub sp, #8
000002c4:   add r7, sp, #0
000002c6:   str r0, [r7, #4]
000002c8:   movw r3, #11236 ; 0x2be4
000002cc:   movt r3, #0
000002d0:   mov r0, r3
000002d2:   ldr r1, [r7, #4]
000002d4:   bl 0xd64 <printf>
000002d8:   ldr r3, [r7, #4]
000002da:   mov.w r3, r3, lsl #1
000002de:   mov r0, r3
000002e0:   add.w r7, r7, #8
000002e4:   mov sp, r7
000002e6:   pop {r7, pc}

根据您的建议Dwelch,我已将r10更改为r3。

2 个答案:

答案 0 :(得分:4)

我认为你的意思是互通不是网络互联? LPC1769是一个cortex-m3,它只是拇指/拇指2,因此它不支持手臂指令,因此该平台没有可用的互通。然而,玩编译器看看发生了什么:

让编译器先为你做,然后在asm中自己尝试...

的start.s

.thumb
.globl _start
_start:
    ldr r0,=hello
    mov lr,pc
    bx r0
hang : b hang

的hello.c

extern unsigned int two ( unsigned int );
unsigned int hello ( unsigned int h )
{
    return(two(h)+7);
}

two.c

unsigned int two ( unsigned int t )
{
    return(t+5);
}

生成文件

hello.list : start.s hello.c two.c
    arm-none-eabi-as -mthumb start.s -o start.o
    arm-none-eabi-gcc -c -O2 hello.c -o hello.o
    arm-none-eabi-gcc -c -O2 -mthumb two.c -o two.o
    arm-none-eabi-ld -Ttext=0x1000 start.o hello.o two.o -o hello.elf
    arm-none-eabi-objdump -D hello.elf > hello.list

clean :
    rm -f *.o
    rm -f *.elf
    rm -f *.list

生成hello.list

Disassembly of section .text:

00001000 <_start>:
    1000:   4801        ldr r0, [pc, #4]    ; (1008 <hang+0x2>)
    1002:   46fe        mov lr, pc
    1004:   4700        bx  r0

00001006 <hang>:
    1006:   e7fe        b.n 1006 <hang>
    1008:   0000100c    andeq   r1, r0, ip

0000100c <hello>:
    100c:   e92d4008    push    {r3, lr}
    1010:   eb000004    bl  1028 <__two_from_arm>
    1014:   e8bd4008    pop {r3, lr}
    1018:   e2800007    add r0, r0, #7
    101c:   e12fff1e    bx  lr

00001020 <two>:
    1020:   3005        adds    r0, #5
    1022:   4770        bx  lr
    1024:   0000        movs    r0, r0
    ...

00001028 <__two_from_arm>:
    1028:   e59fc000    ldr ip, [pc]    ; 1030 <__two_from_arm+0x8>
    102c:   e12fff1c    bx  ip
    1030:   00001021    andeq   r1, r0, r1, lsr #32
    1034:   00000000    andeq   r0, r0, r0

hello.o自行拆解:

00000000 <hello>:
   0:   e92d4008    push    {r3, lr}
   4:   ebfffffe    bl  0 <two>
   8:   e8bd4008    pop {r3, lr}
   c:   e2800007    add r0, r0, #7
  10:   e12fff1e    bx  lr

编译器使用bl假设/希望它将从arm调用arm。但它没有,所以他们所做的是在那里放一个蹦床。

0000100c <hello>:
    100c:   e92d4008    push    {r3, lr}
    1010:   eb000004    bl  1028 <__two_from_arm>
    1014:   e8bd4008    pop {r3, lr}
    1018:   e2800007    add r0, r0, #7
    101c:   e12fff1e    bx  lr


00001028 <__two_from_arm>:
    1028:   e59fc000    ldr ip, [pc]    ; 1030 <__two_from_arm+0x8>
    102c:   e12fff1c    bx  ip
    1030:   00001021    andeq   r1, r0, r1, lsr #32
    1034:   00000000    andeq   r0, r0, r0

bl到__two_from_arm是一种手臂模式到手臂模式分支链接。目标函数的地址(两个)与lsbit设置,告诉bx切换到拇指模式,加载到一次性寄存器ip(r12?)然后bx ip发生切换模式。分支链接在lr中设置了返回地址,这无疑是一个arm模式地址(lsbit为零)。

00001020 <two>:
    1020:   3005        adds    r0, #5
    1022:   4770        bx  lr
    1024:   0000        movs    r0, r0

two()函数做它的东西并返回,注意你必须使用bx lr而不是mov pc,lr在交互时。基本上如果你没有运行没有T的ARMv4,或没有T的ARMv5,那么mov pc,lr是一个好习惯。但是任何ARMv4T或更新版本(ARMv5T或更新版本)都使用bx lr从函数返回,除非您有特殊原因不这样做。 (避免使用pop {pc}也是出于同样的原因,除非你真的需要保存该指令而不是互通)。现在只在拇指+拇指2的皮质m3上,你不能互相工作,所以你可以使用mov pc,lr和pop {pc},但代码不可移植,这不习惯,因为这个习惯会当你切换回手臂编程时咬你。

因此,当hello处于arm模式时,它使用bl来设置链接寄存器,two_from_arm中的bx不会触及链接寄存器,所以当two()返回bx lr时它会返回arm模式hello()函数中的bl __two_from_arm行。

还要注意拇指功能后的额外0x0000,这是为了在一个字边界上对齐程序,以便下面的臂代码对齐...

看看编译器如何做拇指手臂改变,如下所示

unsigned int three ( unsigned int );
unsigned int two ( unsigned int t )
{
    return(three(t)+5);
}

并将该函数放在hello.c中

extern unsigned int two ( unsigned int );
unsigned int hello ( unsigned int h )
{
    return(two(h)+7);
}

unsigned int three ( unsigned int t )
{
    return(t+3);
}

现在我们得到另一个蹦床

00001028 <two>:
    1028:   b508        push    {r3, lr}
    102a:   f000 f80b   bl  1044 <__three_from_thumb>
    102e:   3005        adds    r0, #5
    1030:   bc08        pop {r3}
    1032:   bc02        pop {r1}
    1034:   4708        bx  r1
    1036:   46c0        nop         ; (mov r8, r8)
...
00001044 <__three_from_thumb>:
    1044:   4778        bx  pc
    1046:   46c0        nop         ; (mov r8, r8)
    1048:   eafffff4    b   1020 <three>
    104c:   00000000    andeq   r0, r0, r0

现在这是一个非常酷的蹦床。 bl到three_from_thumb处于拇指模式,链接寄存器设置为返回到two()函数,lsbit设置无疑表示返回拇指模式。

蹦床以bx pc开始,pc设置为前面的两条指令,pc内部始终有lsbit清除所以bx pc总是会带你到arm模式,如果还没有处于arm模式,并且在任一模式下提前指示。 bx pc之前的两条指令是一条arm指令,它将三个函数分支(不是分支链接!),完成蹦床。

注意我是如何在第一时间写入对hello()的调用

_start:
        ldr r0,=hello
        mov lr,pc
        bx r0
    hang : b hang

实际上不会工作吗?它会让你从手臂到拇指,但不是从拇指到手臂。我将把它作为读者的练习。

如果您将start.s更改为此

.thumb

.globl _start
_start:
    bl hello
hang : b hang

链接器负责我们:

00001000 <_start>:
    1000:   f000 f820   bl  1044 <__hello_from_thumb>

00001004 <hang>:
    1004:   e7fe        b.n 1004 <hang>
    ...

00001044 <__hello_from_thumb>:
    1044:   4778        bx  pc
    1046:   46c0        nop         ; (mov r8, r8)
    1048:   eaffffee    b   1008 <hello>

我会并且总是反汇编这些程序,以确保编译器和链接器解决了这些问题。另请注意,例如__hello_from_thumb可以在任何拇指函数中使用,如果我从几个地方调用hello,一些arm,一些拇指和hello被编译为arm,那么arm调用将直接调用hello(如果他们可以到达它)并且所有的拇指调用将共享相同的hello_from_thumb(如果他们可以到达它)。

这些示例中的编译器假设代码保持相同模式(简单分支链接),并且链接器添加了交互操作代码...

如果你真的是指互联网而不是互通,那么请描述一下这是什么,我会删除这个答案。

编辑:

你在调用Double时使用了一个寄存器来保存lr,这将无法工作,没有寄存器可以用于你需要使用内存,最简单的是堆栈。看看编译器是如何做到的:

00001008 <hello>:
    1008:   e92d4008    push    {r3, lr}
    100c:   eb000009    bl  1038 <__two_from_arm>
    1010:   e8bd4008    pop {r3, lr}
    1014:   e2800007    add r0, r0, #7
    1018:   e12fff1e    bx  lr

r3被推动可能使堆栈在64位边界上对齐(使其更快)。需要注意的是链接寄存器保留在堆栈中,但pop不会弹出到pc,因为这不是ARMv4构建,因此需要从函数返回bx。因为这是手臂模式,我们可以弹出到lr而只是bx lr。

对于拇指你只能直接推r0-r7和lr并直接弹出r0-r7和pc你不想弹出到电脑,因为这只适用于你在同一模式(拇指或手臂)。这对皮质是好的,如果你知道你的所有来电者都是好的,那就好了,但总的来说不好。所以

00001024 <two>:
    1024:   b508        push    {r3, lr}
    1026:   f000 f811   bl  104c <__three_from_thumb>
    102a:   3005        adds    r0, #5
    102c:   bc08        pop {r3}
    102e:   bc02        pop {r1}
    1030:   4708        bx  r1

相同的交易r3用作虚拟寄存器以保持堆栈的性能对齐(我使用gcc 4.8.0的默认构建,这可能是具有64位axi总线的平台,指定架构可能会删除该额外的寄存器)。因为我们不能弹出pc,我假设因为r1和r3会乱序并且r3被选中(他们可以选择r2并保存一条指令)有两个pop,一个用来摆脱堆栈上的虚拟值和另外,将返回值放在寄存器中,以便它们能够返回它。

您的启动功能不符合ABI,因此当您将其与诸如printf调用之类的大型库混合时,毫无疑问您将崩溃。如果你没有这是愚蠢的运气。主要的汇编列表显示r4和r10都没有被使用,并且假设main()没有被调用而不是bootstrap,那么这就是你逃脱r4或r10的原因。

如果这真的是一个LPC1769,这整个讨论是无关紧要的,因为它不支持ARM并且不支持互通(互通=混合ARM模式代码和拇指模式代码)。你的问题与交互工作无关,你不是在互通(请注意函数末尾的pop {pc})。您的问题可能与汇编代码有关。

EDIT2:

更改makefile以指定cortex-m

00001008 <hello>:
    1008:   b508        push    {r3, lr}
    100a:   f000 f805   bl  1018 <two>
    100e:   3007        adds    r0, #7
    1010:   bd08        pop {r3, pc}
    1012:   46c0        nop         ; (mov r8, r8)

00001014 <three>:
    1014:   3003        adds    r0, #3
    1016:   4770        bx  lr

00001018 <two>:
    1018:   b508        push    {r3, lr}
    101a:   f7ff fffb   bl  1014 <three>
    101e:   3005        adds    r0, #5
    1020:   bd08        pop {r3, pc}
    1022:   46c0        nop         ; (mov r8, r8)

首先,它是全拇指,因为在皮质m上没有手臂模式,其次,功能返回不需要bx(因为没有手臂/拇指模式的变化)。所以pop {pc}会起作用。

很奇怪虚拟寄存器仍然在推送时使用,我尝试了arm7tdmi / armv4t构建,它仍然这样做,因此还有一些其他标志用来摆脱这种行为。

如果您希望学习如何制作可以从C调用的汇编功能,那么您应该这样做。创建一个有点类似于你想在asm中创建的函数框架的C函数:

extern unsigned int Double ( unsigned int );
unsigned int Start ( void )
{
    return(Double(42));
}

汇编然后反汇编

00000000 <Start>:
   0:   b508        push    {r3, lr}
   2:   202a        movs    r0, #42 ; 0x2a
   4:   f7ff fffe   bl  0 <Double>
   8:   bd08        pop {r3, pc}
   a:   46c0        nop         ; (mov r8, r8)

并以汇编功能开始。

.globl Start
.thumb_func
Start:
   push {lr}
   mov  r0, #42 
   bl   Double
   pop  {pc}

那,或者读取gcc的arm abi并理解你可以使用哪些寄存器而不能将它们保存在堆栈中,哪些寄存器用于传递和返回参数。

答案 1 :(得分:2)

_start函数是调用main()的C程序的入口点。为了调试任何C程序的_start函数是在汇编文件中。实际上,linux上程序的真正入口点不是main(),而是一个名为_start()的函数。标准库通常提供运行一些初始化代码的版本,然后调用main()。

尝试使用gcc -nostdlib编译: